驾驶员对交通标志认知水平的试验研究.pdf

2 4 文章编号： 1 0 0 6 8 3 0 9 ( 2 0 1 0 】 0 1 - 0 0 2 4 -03 人 工效学2 0 1 0年 0 3月第 1 6卷第 1 期 驾驶员对交通标志认知水平的试验研究 陈阳， 付锐 ， 吴初娜， 张琼 ( 长安大学 汽车学院， 西安7 1 0 0 6 4 ) 摘要： 交通标志是道路交通系统的重要组成部分， 在管制、 引导交通流方面起着举足轻重的作用。本研究 旨在探究各类交通标志在真实环境中的使用效果； 本文通过城市道路实车试验和问卷调查相结合的试验方 法， 对驾驶员在 日常驾驶中使用标志的情况和标志的认知水平进行了考察 ； 研究认为， 驾驶员对城市道路中设 置的交通标志总体上是信赖的， 并且 ， 随着驾驶经验的积累， 驾驶员对标志认知水平也在不断提高。 关键词： 交通标志； 驾驶员； 安全 中国分类号 ： c i 4 9 1 ； c 1 4 7 1 文献标识码 ： a ex p e r i me n t a l s t u d y o f dr i v e r s awa r e n e s s o n tr a ffi c s i g n c h e n y a n g ， f u r u i ， wu c h un a ， z h a n g q i o n g ( d e p a r t m e n t o f a u t o m o b i l e ， c h a n g a n u n i v e r s i t y ， x i a n ， s h a n x i 7 1 0 0 6 4 ) abs t r a c t： tr a f fic s i g n s a r e i mpo r t a n t c o mpo n e n t s o f t h e who l e t r a ns p o r t a t i o n s y s t e m ，whi c h p l a y a n i mp o r t a n t r o l e i n c o n t r o l l i n g a n d l e a d i n g t r a ffic fl o ws t h i s p a p e r a i ms a t e x p l o ri n g t h e a p p l i c a t i o n e f f e c t s o f t h e v a r i o u s t y p e s o f t r a f fi c s i g n s i n t h e r e a l t r a n s p o r t a t i o n e n v i r o n me n t t h i s p a p e r h a s a n i n s p e c t i o n o n t h e u s a g e a n d t h e c o g n i t i v e l e v e l o f t he t r a f fic s i g n s o f d r i v e r s i n t he i r d a i l y wo r ks t hr o ug h u s i n g me t h o d s o f c o mb i ni ng a n ur b a n c a r t e s t a nd a qu e s t i o n n a i r e s u r v e y t h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t d riv e r s h a v e a b a s i c r e l i a b i l i t y o n t h e t r a f fi c s i g n s s y s t e m a n d t h e c o g n i t i v e l e v e l o f t h e t r a f fi c s i g n s o f d ri v e r s i s i mp r o v i n g a l o n g w i t h t h e a c c u mu l a t i o n o f d riv i n g e x p e r i e n c e s ke y wo r d s ： t r a f fi c s i g n ；d ri v e r ；s a f e t y 1 引言 驾驶员安 全行车素质 主要 包括 ： 思想 素质、 身体素质 、 心理 素质、 安全行车 知识 和驾驶操作 技术 。交通标志是公安交通管理部 门管理交通 和执法的重要依据和手段 。交通标志 ， 特别是可 变交通标志， 在向交通主体传达交通信息、 表达 交通管理指令 方 面起着重 要 的作 用 ， 是交 通安 全 、 顺畅 、 有序地进行 的保 障之一。交通 标志方 面的知识是 安全行车知识 的组成部 分。驾驶员 标志的认知使用水平直接 影响 了其驾驶过程 中 的认知和操作行为。 2 标志认知使用研究回顾 当代的交通 工程师和心理学 家们通过 问卷 调查 、 场地试验 、 虚拟现实等各种评估 手段从交 通标志的形状 、 颜色搭配 、 信息量大小、 视认距离 与视角 、 横断面布局 、 大型车辆横 向遮挡， 以及驾 驶员的各种特性( 年龄、 性别、 教育背景、 国籍等) 对理解交通标志 的影响等方面对标志认知使用 情况进行 了具体的分析。 d r e w j b u o n i 认为颜色和形状在标志认知 过程中非常重要， 相比文字或图形信息， 颜色和 形状信息具有处理时间短 、 形象直观的特点。在 国外 ， 有经验的驾驶员往往通过标志 的颜色和形 状来判断标志 的内容。林 雨等 认为随着信息 量 的增多 ， 指路标志 的认知 时间增 长， 且汉字字 数少于 1 7字， 路名数少于 6个时 ， 认知时间增长 趋势相 对 均匀 ， 超 过 这一 界值 增 长趋 势 明显。 s h i n a r d a v i d _ 3 从标志 内容合适 、 驾驶员对标 志 的熟悉和交通标志标准化程度三个人体工学角 度对标志的可读性进行 了评价， 认 为凡是符合以 基金项目： 国家 自然科学基金项目( 5 0 6 7 8 0 2 7 ) ； 新世纪优秀人才支持计划( n c e t一 0 7 0 1 1 9 ) 作者简介： 陈阳( 1 9 8 3一 ) ， 男， 浙江临海人， 硕士， 研究方向： 道路交通安全， ( 电话) 1 3 6 0 6 6 5 3 8 7 1 ( 电子信箱) c h d c a r e qu 1 63 c o n。 人类工效学2 0 1 0 年 0 3月第 1 6 卷第 期 上三条原则 的标志都能提 高驾驶 员对标志 的理 解 。s a mu e l g _ 4 采用驾驶模拟器模 拟真实驾驶 环境中驾驶员对标志的认知情况 ， 采用了包括提 示前方学校在 内的 1 6个道 路交通警告标 志 ， 记 录分析 了它们在动态和静态条件下 的记忆和理 解性能 、 搜索显著性 、 暗含的和 明确 的认 知 内容 等个方面的特性 ， 结果表 明道路施工标 志和前方 学校标志驾驶员最容易识别 ， 而道路 易滑标志 的 视认效果最差。林雨 等 用眼动仪记 录驾驶员 眼球运动情况 ， 分析了不 同速度和不 同光照条件 下的交通标志视角阈值 ， 认 为视角阈值随车速 的 提高而迅速增大 ， 光 照条件 ( 顺光 、 夜 间和逆光 ) 对标志的视角阈值 的影响也非常明显 的， 逆光条 件下视角阈值最大， 而且 随着车速 的提高影响程 度越大。j t r a n s p_ 6 采用专 门的模 拟器对交 通 被大车遮挡的众多影响因素进行 了分析 ， 认为最 主要 的影 响因素是视 认距 离 、 小客 车 的平均 车 速 、 大车与小车的相对车速和靠路测标志车道上 的大车数量。 在驾驶员 的各 种 特性 ( 年龄 、 性别 、 教 育背 景、 国籍等 ) 对理解交通标志的影响等方面 ， j a n a h i 做过一些研究研究 ， j a n a h i 分 析 了驾驶员 的 年龄 、 性别 、 婚 姻状况 、 国籍 、 教 育背景和月 收入 因素对其交通标志理解 能力 的影响， 通过向驾驶 员发放 问卷调查 的方式 ， 调查 了总数 为 2 8的交 通警告和禁止标志 的认知特性 ， 统计 表明： 这些 标志的正确理解率仅为 5 5 和 5 6 ， 并得出研究 结论 ， 研究认为年龄 、 性别 、 受教育程度以及月收 入是影响驾驶员理解准确性的因素。 上述 的关 于标志认知使 用情况 的研究 角度 也就是标 志影 响安全驾驶 的各 个方面。概括 起 来有这几点 ： ( 1 ) 标 志的形状 、 颜 色醒 目性影 响驾 驶员发现标志的距离 ， 进而影响驾驶员 的应对准 备时间 ； ( 2 ) 标志汉字的绝对大小、 比划粗细 、 宽高 比等影响驾驶员视认距离 ， 进而影 响驾驶员视线 离开路面的时间 ； ( 3 ) 标 志的信息量要适度 ， 过 多 的信息量会干扰驾驶员正常驾驶行为， 是驾驶员 视线离开路面的时问增长； ( 4 ) 标志 的纵向间距设 置不合理会产生车辆遮挡作用， 达不到标志应有 的作用 ， 而生成安全隐患。 以往的分析都 是针对标 志的某一方 面的认 知特性或者使用特性 ， 而鲜有对 现实整体 的交通 环境下 ， 驾驶员认 知 、 使用道路 标志 的情况 的调 查。城市道路环境具有道路组成复杂 、 功能多样 的特点。在城市道路 中行 车不仅要处理 车辆之 2 5 间的行驶位置关系 ， 还要处理车辆与 自由性较大 的行人之间的关系 ， 驾驶员 的认知负荷较高。本 文 旨在通过城 市交 通环境下实车试验 和调查 问 卷相结合 的方 法来 进一步考察驾驶 员对标志 的 认知和使用情况。 3 标志认知使用试验 3 1试验 目的 通过研究达到以下的目的： 确定城市道路 环境中 ， 驾驶员 主要关注哪些标 志； 掌握 驾驶 员的标志认知水平； 在、 的基础上， 分析不 同驾驶经验驾驶员 在标志认知水平 和注意 类别 上 的差异。 3 2试验 对 象 试验共选取 1 6位驾驶员作为 被试 ， 根 据每 位被试累积驾驶里程 的长短 ， 以5 0 0 0 0公里为限， 分为熟练组和非熟练组 ， 每组 8位。被试均具有 一 定 的驾驶经验 ， 能独立 安全驾驶试 验车辆 ， 无 生理疾病 ， 两眼视力( 包含矫正视力 ) 均在 1 0以 上 ， 并且要求被试在试验过程中保证充沛精力 。 3 3试 验过 程 选择西安市区内包含城市快速路 、 主干道和 次干道的一个环路 ， 作为试验路段 。试验路段设 置有交通标 志。首 先 ， 让被试适 应试验 车辆 ， 在 被试 自信可以熟练控制车辆运行后 ， 驶入试验路 段 ， 开始试验。在 被试完成路上 试验后 ， 立 即让 其根据记忆 填写 问卷 。问卷分 为 两个 子部 分。 第一部分为试验路段标志使用情况调查表 ， 要求 驾驶员根据回忆写出试验路段设置 的标志 ； 第二 部分为标志认知水平调查 ， 选择城市道路常见的 1 4个标志 ， 要求驾驶员写出这些标志所属的类别 及其确切含义。问卷调查要求被试在独立 ( 工作 人员对试题进行说明除外 ) 、 无参考 、 无 限时的条 件下完成。一般 情况下 ， 被试需要 2 o分钟完成 所有的问卷调查 。 4结 果分析 4 1 标 志使 用情 况 对 1 6人 的问卷进行 了汇总 、 分析。问卷第 一 部分数据显示 ， 有 4 3 7 5 的人 表示时刻关 注 标志 ， 有 5 0 的人表示经常关注 ， 仅有一人 表示 偶尔关注 ， 并且 ， 所有 的被试 都认为试验路段 标 志设置是合理的。可见 ， 标志在驾驶员驾驶过 程 中能起到一定的引导作用 ， 驾驶员对标志的总体 信赖程度较高。 在 问 及 标 志 具 体 使 用 影 响 因 素 时，有 6 8 7 5 驾驶员表示“ 标志大都在道路右侧 ， 经常 2 6 有大车遮挡” 、 5 0 0 0 驾驶员表示 “ 对路段非常 熟悉 ， 不用标志指引” 、 3 7 5 0 驾驶员表示“ 车流 量太大 ， 没空关注标志” ， 这三个原 因在城市道路 中更加显著。以第一个原因为例 ， 城市 中的公交 车就是大型车辆 ， 一般情况下 ， 城市公交车辆 至 少 占到城市交 通总量的 2 0 。我国法律规定机 动车辆靠道路右侧行驶 ， 交通标志也设置在道路 右侧 ， 这使得靠近公交车站前设置 的人行横道警 告标志常常被停靠在公交车站的公交车辆遮挡 ， 行驶在快车道上 的机动车驾驶员无法看到人行 横道警告标 志 ， 错过提前减速 的时机 ， 增大 了机 动车在道路前方人行横道处发生事故的可能。 从图 1不难看 出， 无论是熟练驾驶员组还是 非熟练驾驶员 组 ， 对标志 的整体关 注水平较低。 相 比二组 ( 非熟练组 ) ， 一组( 熟练组 ) 能将注意力 更多地分配到路上的标志 ， 并对其进行适当的加 工 ， 因而其回忆出来的交通信息较多。一组关注 指示类标志与关注禁止类标志达到相同的水平 ， 而二组关注指示标志 内容明显少于禁止类标志。 两类驾驶员关 注警告标 志的水平均少于禁止类 和指示类标志 ， 这在一组 中非 常显著 ， 其显著性 明显高于二组 。 2 5 0 o 2 0 o 0 l 5 o 0 苷 - * 1 o 0 0 - i 赳5 0 0 0 o 0 警告标志 禁止标志 指示标志 标 志 类 嗣 ： 鍪 鐾 鑫 员 图 1 驾驶员注意水平按类对 比 4 2标 志认 知水 平 通过对 问卷 调查第二部分驾驶员标志 认知水平数据 的统计分析发现 ， 被试对警告标志 和禁止标志的认知水平 明显高 于指示标 志。这 个与交通法 的规定 相吻合 ， 根据交通法 的规 定 ， 禁止标志和警告标 志 比指示 标志具有更 高的法 律约束力。交通管理部 门重 罚轻教的工作作风 在一定程度上推动 了这一趋势的形成和发展。 在被统计的 1 6人 中， 随机抽取 了 l 0人 的数 据 ， 检查了他们对标志类别划分的认知水平。通 过统计， 得到了以下的结果： 有3 0 被试将“ 警 告标志” 误认为“ 指示标志” ， 7 0 被试回答正确 ； 人类工效学2 0 1 0年0 3月第 1 6卷第 1 期 所有被试 回答正确 ， 能正确识别“ 禁止标志” ； 1 0 被试将 “ 指示标志” 误认为 “ 警告标志” ， 9 0 被试 回答正确 。禁止类标志 的认知水 平最 高 ， 与禁止类标 志的约束力 强 ， 违章违规后 处罚 力度大是分不开 的， 因为这 些原 因， 驾驶员在 日 常驾驶 中总会更多的留心这些 “ 红色” 标志， 以免 受到处罚。有 3 0 的被试将警告标志误认 为指 示标志， 这样做 的后果是非 常可怕的 ， 其原 因在 上文已有论述。 进而对被试标志认知水平进行 了评价 ， 选择 了城市道路 中常见的 9块标 志， 其 中警告标志 3 块 ， 分别为 ： “ 注意行 人” 、 “ t型交叉 ” 、 “ 环形交 叉 ” 。禁止标 志 3块 ， 分别 为： “ 禁止 车辆临 时或 长时停放 ” 、 “ 限制速度 ” 、 “ 禁止驶入” 。指示标 志 3块 ， 分别为 ： “ 立交直行 和左转弯行驶” 、 “ 人 行横道” 、 “ 分流” 。被试每答对一项给 1分， 总分 为 9分 ， 以此来检查被试标志 的认知水平。经过 统计 ， 一组的平均得分为 7分 ， 得分标准差为 1 6 5 8 3 ， 二 组 的平 均 得分 为 5 ， 得分 标 准差 为 2 2 3 6 1 。可见 ， 在总体认知水平 上， 一组要 高于二 组 ， 且组 内成员间的差别小于二组 。 从图 2可以清楚地看 出一组 和二组在警告 标志和指示标志的认知水平上差异显著 ， 关 于禁 止类标志的认知水平二者相当。 1 40o 一 1 1 9 8 ) 6 2 5 6 7 8 _ 厂 469 1 _ 警告标志 禁止标志 指示标志 标 志 类 ： 鍪 蠢 薯 鑫 员 图 2 被试标志认知水平按类比较 问卷调查第二部分还有一个作图题 ， 要求试 验人员画 出人行横道预告标示 的大致形状。1 6 名试验人员有 3人 回答正确 ， 并且该三人均 为一 组试验人员。人行横道预告标示 在城市道路 中 是很常见的， 仅在本次试验路段就出现了 1 o次 ， 由此可见 ， 在城市道路环境 中， 该 标示没起到其 应有的作用。 5 讨论 本文针对驾驶员真实环境驾驶后的所做问 ( 下转第 5 6页) 5 6 8 f e h d h，s e i f f e r t a e y e mo v e m e n t s d u ri n g m u l t i p l e o b j e c t t r a c k i n g ：wh e r e d o p a r t i c i p a n t s l o 0 k j c o g n i t i o n ， 2 0 0 8 ， 1 8 ( 1 ) ： 2 0 1 2 0 9 1 9 l z e l i n s k y g， n e i d e r ma n e y e mo v e m e n t a n a l y s i s o f m u l t i p l e o b j e c t t r a c k i n g i n a r e a l i s t i c e n v i r o n me n t j v i s u a l c o g n i t i o n ， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 5 ) ： 5 5 3 5 6 6 1 0 蒋怀滨客体档案的过去、 现在和未来 j 心理 科学进展， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 2 ) ： 2 2 2 2 2 7 1 1 a l v a r e z g，c a v a n a g h p i n d e p e n d e n t r e s o u r c e s f o r a t t e n t i o n a l t r a c k i n g i n t h e l e ft a n d ri g h t vi s u a l h e m i fi e l d s j p s y c h o l o g i c a l s c i e n c e ， 2 0 0 5 ， 1 6 ( 8 ) ： 6 376 43 1 2 c a v a n a g h p， a l v a r e z g a t r a c k i n g m u l t i p l e t a r g e t s 人类工效学2 0 1 0年 0 3月第 l 6卷第 1期 wi t h m u h i f o c a l a t t e n t i o n j t r e n d s i n c o g n i t i v e s c i e n c e s ， 2 0 0 5， 9( 7 )：3 4 93 5 3 1 3 o k s a m a l ，h y n j d y n a mi c b i n d i n g o f i d e n t i t y a n d l o c a t i o n i n f o r ma t i o n： a s e rial mo d e l o f mu l t i p l e i d e n t i t y t r a c k i n g j c o g n i t i v e p s y c h o l o g y ，2 0 0 8 5 6 ( 4)：2 3 72 8 3 1 4 a l l e n r，m c g e o r g e p， p e a r s o n d， e t a1a t t e n t i o n a n d e x p e rt i s e i n mu l t i p l e t a r g e t t r a c k i n g j a p p l i e d c o g n i t i v e p s y c h o l o gy， 2 0 0 4， 1 8( 3 ) ： 3 3 7 3 4 7 1 5 张学民， 廖彦罡， 葛春林运动员与普通大学生在 多目标追踪任务中的表现 j 北京体育大学学 报 ， 2 0 0 8 ， 3 1 ( 4 ) ： 5 0 45 0 6 收稿日期 2 0 0 8 0 8 2 3 修回日期 2 0 0 90 2 2 0 ( 上接第 2 6页) 卷调查的结果展开分析 ， 分析分两部 分进行 ， 一 是 比较 了驾驶 员对不同类别标志的认知和使用 情况 ， 二是 比较了不同熟练程度驾驶员在标志认 知和使用上的差异。 4 1 分析 ， 两组被试 对标 志的整体关注水平 较低 ， 一组对标志 的关注水平优于二组。一组关 注指示类标志和禁 止类标志的水平均显著高于 警告类标志 ， 并且关注指示类标志和关注禁止类 标志的水平相当 ， 可见 ， 对于熟练驾驶员 ， 在关注 禁止类标志之余 ， 还能将注意力分配到具有指令 性质的指示类标志上。二组关注禁 止类标志水 平明显高于指示类标志和警告类标志， 并且关注 指示类标 志和关 注警告类 标志 的水平 相 当， 可 见 ， 对于非熟练驾驶员 ， 仅仅关注禁止类标志 ， 而 将具有指令性 质的指示类标志和具 有警告性质 的警告标志同等看待。 结合图 1和图 2的统计结果 ， 我们 可以得出 这样的结论 ， 二组在 日常行车过程 中较少地注意 到警告标 志是 因为其对 警告类标 志的认知水 平 低 ， 无法解读标 志的含义 ， 也就不愿 意在其上分 散注意力。此外 ， 二组 在 日常驾车过程 中， 较少 地关注禁止类和指示类标志， 并不是二组的认知 水平低所导致的 ， 可能是诸如驾驶过程 中视觉搜 索模式等因素造成 的。 6 结语 本研究通过 真实道路试验和 随后 的问卷 调 查 ， 分析 了驾驶员在 日常驾驶过程 中对标志 的使 用情况和认知水平。研究认为 ， 驾驶员对城市道 路中设置的交通标志总体上是信赖的 ， 但是很多 时候驾驶 员无 法及 时地获得标 志信息。驾驶员 对禁止标志格外关注 ， 而对指示标志和警告标志 关注相对减少。与非熟练驾驶员相 比， 熟练驾驶 员能将注意力更 多地分配到交通标志上。随着 驾驶经验的积累 ， 驾驶员对标志认知水平也在不 断提高。 参考文献 ： 1 d r e w j ， b u o n i 交通标志的形状和颜色 j 北京： 道路交通与安全 ， 2 0 0 6， 6 ( 1 ) ： 5 1 7 5 1 9 2 林雨指路标志信息量与认知性关系研究 j 成 都： 交通运输工程与信息学报， 2 0 0 5 ， 3 ( 3 ) ： 7 37 7 3 s h i n a r d a v i d e r g o n o m i c g u i d e l i n e s for t r a